我國智慧農業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀、路徑與對策建議.pdf

曹冰雪等 我國智慧農業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀 路徑與對策建議 第5期 785 基金項目 中國工程院 2019 年重大咨詢項目 2019 ZD 05 作者簡介 曹冰雪 1990 女 陜西榆林人 博士 助理研究員 主要研究方向為農業(yè)農村信息化 E mail caobx 通信作者 李瑾 1978 女 湖北襄陽人 博士 研究員 主要研究方向為農業(yè)信息政策 E mail lij 收稿日期 2021 06 07 接受日期 2021 07 27 Foundation item Major Consulting and Research Project of the Chinese Academy of Engineering 2019 ZD 05 Corresponding author LI Jin E mail lij Received 7 June 2021 Accepted 27 July 2021 我國智慧農業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀 路徑與對策建議 曹冰雪 1 李瑾 1 馮獻 1 何昉 2 1 北京市農林科學院信息技術研究中心 北京 100097 2 中核戰(zhàn)略規(guī)劃研究總院 北京 100048 摘 要 智慧農業(yè)作為信息技術與農業(yè)深度融合的新興領域 已成為我國現(xiàn)代農業(yè)發(fā)展的必然趨勢 但目前關于 智慧農業(yè)的研究尚處于起步階段 需要對其整體發(fā)展情況進行科學分析與精準把脈 本文基于對智慧農業(yè)概念 特征科學界定 利用宏觀統(tǒng)計數(shù)據和 2019 年全國智慧農業(yè)發(fā)展情況調查數(shù)據 分析我國智慧農業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀 與問題 探討未來發(fā)展的戰(zhàn)略路徑與對策建議 結果表明 智慧農業(yè)發(fā)展具有信息感知數(shù)字化 管理決策科學化 裝備控制智能化 要素投入精準化和信息服務個性化特征 聚焦智慧農業(yè)基礎設施 智慧種植業(yè) 智慧養(yǎng)殖業(yè) 農產品智慧供應鏈等領域 我國農業(yè)新基建取得初步成效 在農情自動化監(jiān)測 水肥一體化 精準飼喂 農產 品采后自動化處理等得到較好應用 但也面臨信息化基礎設施薄弱 關鍵技術受制于人 數(shù)據資源共享不足 人才與資金缺乏等問題 據此 圍繞農業(yè)產前 產中和產后推動我國智慧農業(yè)發(fā)展 提出強化智慧農業(yè)頂層設計 研究制定配套政策機制 加強關鍵技術研發(fā)與推廣 推進農業(yè)全產業(yè)鏈數(shù)字化 健全信息化人才培育體系等對 策建議 以期為加速我國智慧農業(yè)發(fā)展進程提供啟示與借鑒 關鍵詞 智慧農業(yè) 信息化 農業(yè)全產業(yè)鏈 發(fā)展現(xiàn)狀 戰(zhàn)略路徑 中圖分類號 F302 4 S 058 文獻標識碼 A 文章編號 1000 0275 2021 05 0785 10 Development status path and countermeasures of smart agriculture in China CAO Bing xue 1 LI Jin 1 FENG Xian 1 HE Fang 2 1 Information Technology Research Center Beijing Academy of Agriculture and Forestry Sciences Beijing 100097 China 2 China institute of nuclear industry strategy Beijing 100048 China Abstract As a form of deep integration of information technology and agriculture smart agriculture has become an ultimate option for modern agricultural development in China However current research on smart agriculture is insufficient It is necessary to conduct scientific analysis and accurate pulse on the development of smart agriculture Based on a macro statistical data and the national survey data of smart agriculture development in 2019 this paper deeply analyzed the current situation and problems of smart agriculture and then discussed the future strategic path and countermeasures of smart agriculture Results show that the development of smart agriculture has the characteristics of digital information perception scientific management and decision making intelligent equipment control accurate factor input and personalized information service Focusing on the fields of smart agriculture infrastructure smart planting smart breeding and smart supply chain of agricultural products China s new agricultural infrastructure has achieved encouraging results and automatic monitoring of agricultural situation fertigation precise breeding automatic post harvest processing of agricultural products and others have been better applied However smart agriculture also faces some problems including weak information infrastructure key technologies controlled by overseas companies insufficient data resource sharing and the lack of talents and funds Accordingly to promote the development of China s smart agriculture around the pre production in production and post production of agriculture and to provide some enlightenment for accelerating the development process of China s smart agriculture this paper suggests to strengthen top level design of smart agriculture to formulate supporting policies to enhance R informatization whole agricultural industry chain development status strategic path 引用格式 曹冰雪 李瑾 馮獻 何昉 我國智慧農業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀 路徑與對策建議 J 農業(yè)現(xiàn)代化研究 2021 42 5 785 794 Cao B X Li J Feng X He F Development status path and countermeasures of smart agriculture in China J Research of Agricultural Modernization 2021 42 5 785 794 DOI 10 13872 j 1000 0275 2021 0091 第4 2卷 第5期 2021 年 9 月 農業(yè)現(xiàn)代化研究 RESEARCH OF AGRICULTURAL MODERNIZATION Vol 42 No 5 Sept 2021 農業(yè)現(xiàn)代化研究 第42 卷 786 智慧農業(yè)起源于 20 世紀 80 年代計算機在農業(yè) 中的應用 融合了品種 設施裝備和信息技術三大 科技要素 對農業(yè)發(fā)展具有里程碑意義 1 近年來 我國政府對智慧農業(yè)發(fā)展給予了高度重視 2017 年 中央一號 文件提出 實施智慧農業(yè)工程 2018 2020 年 關于實施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的意見 數(shù)字鄉(xiāng)村發(fā)展戰(zhàn)略綱要 數(shù)字農業(yè)農村發(fā)展規(guī)劃 2019 2025 年 等戰(zhàn)略性綱領文件相繼提出發(fā) 展 智慧農業(yè) 實施 智慧農業(yè)引領工程 2021 年 十四五規(guī)劃 進一步將 建設智慧農業(yè) 作為 十四五時期以及面向 2035 年提高農業(yè)質量效益與 競爭力的重要內容 為我國智慧農業(yè)的發(fā)展繪制出 清晰的 路線圖 在政府宏觀政策導向下 我國 智慧農業(yè)發(fā)展迅速 涌現(xiàn)出一批無人農場 智能玻 璃溫室 AI 養(yǎng)殖等典型應用場景 但受技術邊際效 益偏低 經營者科技儲備不足 技術適用性不強 設備和系統(tǒng)操作復雜等多重因素影響 我國智慧農 業(yè)建設正處于起步階段 難以大范圍推廣應用 是 現(xiàn)階段亟待解決的關鍵問題之一 2 智慧農業(yè)已成為學術界關注的熱點 縱觀已有 文獻 關于智慧農業(yè)的研究主要體現(xiàn)在四個方面 1 智慧農業(yè)概念內涵界定 如 Jayaraman 等 3 趙 春江 1 和汪懋華 4 從不同維度對智慧農業(yè)的內涵 與外延進行分析 2 智慧農業(yè)技術應用分析 張 在一和毛學峰 5 Goel 等 6 的研究表明 智能農機 裝備 農業(yè)大數(shù)據和物聯(lián)網 農產品電商平臺等的 應用為突破農業(yè)資源環(huán)境約束 降低勞動力成本 提高農業(yè)生產流通效率提供關鍵手段 但在應用推 廣中面臨技術產品運營維護成本高 7 相關配套產 業(yè)發(fā)展滯后 8 數(shù)據安全保障不足 9 技術人才缺 乏 10 等突出問題 3 智慧農業(yè)典型做法總結 Carbonell 11 溫濤和陳一明 12 蘇杭和馬曉蕾 13 梳理總結了美國 日本 歐盟等國家 地區(qū) 的智 慧農業(yè)核心做法 劉海啟 14 汪旭暉等 15 李道亮 和劉暢 16 聚焦產業(yè) 分別對我國棉花 生豬 水 產養(yǎng)殖業(yè)的典型智慧實踐進行總結 4 智慧農業(yè) 路徑對策分析 已有研究主要從頂層設計 平臺構 建 產業(yè)體系 人才建設和網絡安全等方面提出了 促進智慧農業(yè)發(fā)展的路徑建議 17 19 雖然學術界對于智慧農業(yè)已進行一定探討 但 已有研究主要集中于理論性論述與二手資料定性描 述 難以對我國智慧農業(yè)的實際發(fā)展情況進行客觀 定量分析 且鮮有能夠從不同領域進行智慧農業(yè)戰(zhàn) 略路徑設計 存在一定的局限性 據此 本研究將 對智慧農業(yè)的概念內涵與基本特征進行界定分析 在此基礎上 利用宏觀統(tǒng)計數(shù)據和 2019 年全國智 慧農業(yè)發(fā)展情況調查數(shù)據 從智慧農業(yè)整體情況 智慧農業(yè)基礎設施 智慧種植業(yè) 智慧養(yǎng)殖業(yè) 農 產品智慧供應鏈等領域 深入剖析我國智慧農業(yè)的 發(fā)展現(xiàn)狀 厘清我國智慧農業(yè)發(fā)展存在的短板問題 并提出面向農業(yè)產前 產中和產后不同環(huán)節(jié)的實施 路徑及相應對策建議 以期彌補現(xiàn)有研究調查不深 入 針對性不強等不足 為加快推進我國智慧農業(yè) 發(fā)展提供政策參考 1 智慧農業(yè)的概念與特征 1 1 概念內涵 對于智慧農業(yè) 國內外學者已從不同維度進行 概念界定 劉麗偉和高中理 20 Jayaraman 等 3 和 汪懋華 4 從技術體系視角 認為智慧農業(yè)是信息經 濟時代把握新一代信息與通信技術發(fā)展新趨勢與推 動農業(yè)現(xiàn)代化深度融合發(fā)展的科學技術體系 李道 亮 21 趙春江 1 和唐華俊 22 從全產業(yè)鏈視角 認 為智慧農業(yè)是現(xiàn)代信息技術與農業(yè)產業(yè)鏈的深度融 合 包括智慧生產 智慧流通 智慧銷售 智慧社 區(qū) 智慧組織和智慧管理等環(huán)節(jié) 申格等 23 從農 業(yè)產業(yè)發(fā)展視角 認為智慧農業(yè)是以信息知識為核 心 以數(shù)字化 自動化 精準化和智能化為基本特 征的現(xiàn)代農業(yè)發(fā)展高級形態(tài) 借鑒上述研究結論 結合現(xiàn)代農業(yè)發(fā)展趨勢 本研究認為智慧農業(yè)是指 利用大數(shù)據 云計算 移動互聯(lián)網 區(qū)塊鏈 人工 智能等新一代信息技術 基于農業(yè)全要素 全過程 全生命周期數(shù)字化與互聯(lián)化 形成以農業(yè)信息感知 定量決策 智能控制 精準投入和個性化服務為技 術特征的現(xiàn)代農業(yè)產業(yè)形態(tài) 其是先進生產要素組 合后的產業(yè)變革形態(tài) 是農業(yè)信息化發(fā)展從數(shù)字化 到智能化的高級形態(tài) 涵蓋了從產前育種 資源環(huán) 境監(jiān)測 產中種養(yǎng)殖生產 產后農產品流通等農業(yè) 全過程 全周期智慧化的新型產業(yè)業(yè)態(tài) 服務模式 和工程科技 1 2 基本特征 根據智慧農業(yè)的內涵與外延 智慧農業(yè)的基礎 在于農業(yè)全要素 全過程 全生命周期的信息智能 感知 根本在于實現(xiàn)智能控制與決策 目的在于農 產品高質量 農業(yè)生產高效率 農業(yè)管理服務高效 能 與之對應 精準農業(yè)是指運用現(xiàn)代信息技術和 智能裝備技術 對農業(yè)生產進行定量決策 變量投 入和定位實施的現(xiàn)代農業(yè) 24 數(shù)字農業(yè)是以數(shù)據為 核心 運用數(shù)字地球技術與信息感知技術 將農業(yè) 全要素進行數(shù)字化表達 可視化呈現(xiàn)和信息化管理 曹冰雪等 我國智慧農業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀 路徑與對策建議 第5期 787 的現(xiàn)代農業(yè)發(fā)展方式 25 農業(yè)信息化是指用現(xiàn)代信 息技術裝備現(xiàn)代農業(yè) 依托信息網絡化與數(shù)字化支 持農業(yè)經營管理 監(jiān)測農業(yè)資源與環(huán)境 支撐農業(yè) 經濟與農村社會信息化 26 據此 數(shù)字農業(yè)是農業(yè) 數(shù)字化轉型中所出現(xiàn)的重要產業(yè)形態(tài) 是智慧農業(yè) 的基礎 精準農業(yè)是智慧農業(yè)的主要場景表現(xiàn) 智 慧農業(yè)則是農業(yè)信息化發(fā)展從數(shù)字化到網絡化再到 智能化的高級階段 1 從智慧農業(yè)技術應用特點看 智慧農業(yè)發(fā)展特征主要表現(xiàn)為 1 農業(yè)信息感知數(shù)字化 通過物聯(lián)網技術 3S 技術等底層信息獲取技術形成農業(yè)大數(shù)據基礎數(shù) 據庫 為農業(yè)生產經營決策提供數(shù)據支撐與服務 使得農業(yè)全過程人機物相聯(lián)系 各種農業(yè)要素 信 息和環(huán)境自動感知與精準識別 2 農業(yè)管理決策科學化 借助大數(shù)據 人工 智能等技術 通過 機器學習 經驗模型 建立數(shù) 字化 智能化技術和控制作業(yè)裝備高度集成的系統(tǒng) 與農業(yè)管理決策模型 推動農業(yè)在設備裝備控制 農業(yè)投入和農業(yè)個性化服務等方面的定量決策 3 農業(yè)裝備控制智能化 通過 人工智能 物聯(lián)網技術 推動農業(yè)傳感器 通信系統(tǒng)和智能 控制系統(tǒng)形成一個智慧網絡系統(tǒng) 實現(xiàn)農業(yè)裝備作 業(yè)的自動化和智能化操作 推進全方位的無人作業(yè) 4 農業(yè)要素投入精準化 依托農業(yè)定量決策 模型 精細準確地優(yōu)化農業(yè)全產業(yè)鏈每一環(huán)節(jié)的資 源配置 推動農業(yè)生產經營管理決策的定量化和精 準化 實現(xiàn)投入減少 資源節(jié)約和節(jié)本增效 5 農業(yè)信息服務個性化 基于農業(yè)大數(shù)據平 臺 有針對性地 及時地向農業(yè)經營主體推送符合 其需求的多樣化信息服務 有助于信息服務供需主 體的精準對接 2 數(shù)據來源與概況 本研究所用數(shù)據來自宏觀統(tǒng)計數(shù)據和 2019 年 4 11 月開展的 全國智慧農業(yè)發(fā)展情況調查 數(shù)據 調查核心內容主要為我國智慧農業(yè)技術應用現(xiàn)狀 問題和需求等 本次調查結合實地入戶問卷調查和 互聯(lián)網問卷調查 依托國家農業(yè)信息化工程技術研 究中心全國農技推廣云平臺中的注冊農技人員向農 戶 新型農業(yè)經營主體發(fā)放電子版問卷 對 31 個 省市區(qū) 不含香港 澳門和臺灣地區(qū) 不同經營類 別與產業(yè)類型的農業(yè)經營主體進行問卷調查 最后 共回收有效問卷 7 272 份 調查樣本基本特征見表 1 受訪者男性占比較 高 年齡主要集中在 41 50 歲之間 受教育程度 分布較均勻 經營類別包含普通農戶 種養(yǎng)大戶 家庭農場 農民合作社 農業(yè)龍頭企業(yè)和國家現(xiàn)代 農業(yè)產業(yè)園 6 類 產業(yè)類型涵蓋大田種植 糧食 棉花 設施栽培 蔬菜 花卉 茶園 果園 和養(yǎng) 殖 3 大類 表 1 調查樣本基本特征 Table 1 Basic characteristics of survey samples 基本信息 分類 樣本數(shù) 占比 基本信息 分類 樣本數(shù) 占比 性別 男 5 950 81 8 經營類別 普通農戶 3 302 45 4 女 1 322 18 2 種養(yǎng)大戶 1 183 16 3 年齡 歲 18 30 545 7 5 家庭農場 1 956 26 9 31 40 1 633 22 5 農民合作社 441 6 1 41 50 3 345 46 0 農業(yè)龍頭企業(yè) 268 3 7 51 60 1 633 22 5 國家現(xiàn)代農業(yè)產業(yè)園 122 1 7 60 以上 116 1 6 產業(yè)類型 糧食 棉花 1 084 14 9 文化程度 小學及以下 1 116 15 4 蔬菜 3 723 51 2 初中 2 520 34 7 花卉 618 8 5 高中 中專 技校 1 517 20 9 茶園 果園 996 13 7 高職 大專 1 574 21 6 養(yǎng)殖 851 11 7 本科及以上 545 7 5 3 我國智慧農業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀 3 1 智慧農業(yè)整體現(xiàn)狀 在政府政策導向 多元主體共同參與下 我國 智慧農業(yè)高速發(fā)展 在科技研發(fā)層面 國家 863 計劃 國家重點研發(fā)計劃部署了一批農業(yè)專家系統(tǒng) 精準農業(yè)技術與裝備 農村與農業(yè)信息化科技發(fā) 展 智能化農機技術與裝備等重點研發(fā)計劃 在國 家項目層面 2016 年 智慧農業(yè) 分別被列為國民 經濟 十三五 規(guī)劃八項農業(yè)現(xiàn)代化重大工程之一 與農業(yè)現(xiàn)代化 十三五 規(guī)劃五大創(chuàng)新強農重大工 程之一 此外相繼開展了農業(yè)物聯(lián)網區(qū)域試驗工程 農業(yè)現(xiàn)代化研究 第42 卷 788 信息進村入戶試點工程 農業(yè)農村大數(shù)據應用試點 省 數(shù)字農業(yè)試點 互聯(lián)網 農產品出村進城工 程試點 數(shù)字鄉(xiāng)村試點等工程項目 在產業(yè)發(fā)展層 面 根據 中國數(shù)字鄉(xiāng)村發(fā)展報告 2019 的預測 2020 年我國智慧農業(yè)潛在市場規(guī)模將達到 2 000 億 元 阿里云 網易 京東等互聯(lián)網企業(yè) 以及新希 望 大北農等龍頭企業(yè)紛紛涉足智慧農業(yè) 逐步形 成智慧育種 智慧種植 智慧養(yǎng)殖 農產品智慧供 應鏈 農業(yè)信息服務等新型業(yè)態(tài) 在地方推動層面 智慧農業(yè)成為各地發(fā)展熱點 已開展如北京智慧農 園 長沙智慧農業(yè)示范區(qū) 濟南智慧農業(yè)試驗區(qū) 廣東 5G 智慧農業(yè)試驗區(qū) 福建現(xiàn)代農業(yè)智慧園等 創(chuàng)新實踐 3 2 智慧農業(yè)基礎設施現(xiàn)狀 我國已初步建成融合 泛在 安全和綠色的 寬帶網絡環(huán)境 基本實現(xiàn) 農村寬帶進鄉(xiāng)入村 CNNIC 數(shù)據顯示 截至 2020 年 6 月 我國農村地 區(qū)互聯(lián)網普及率為 52 3 較 2013 年底提升 24 2 個百分點 圖 1 全國行政村通寬帶和通 4G 比 例均超過 98 貧困村通光纖比例從 2017 年的不 足 70 提升至 2020 年的 98 實現(xiàn)了全球領先的 農村網絡與光纖覆蓋 同時 我國農業(yè)新基建初步 取得成效 正啟動建設全國農業(yè)農村大數(shù)據示范省 區(qū) 各地相繼建成省級農業(yè)大數(shù)據中心 例如陜 西省楊凌示范區(qū)依托 5G 技術建成農業(yè)大數(shù)據管控 中心和基于物聯(lián)網的農業(yè)生產運營管控體系 此外 調查數(shù)據顯示 57 4 的國家現(xiàn)代農業(yè)產業(yè)園啟動 建設大數(shù)據中心 鑒于信息化基礎設施的公共產品 屬性 我國充分發(fā)揮政府引領作用 通過頂層設計 開展金農工程 寬帶鄉(xiāng)村 試點工程等 最大程 度提高我國智慧農業(yè)基礎設施建設效率 為我國智 慧農業(yè)發(fā)展提供基礎支撐 3 3 智慧種植業(yè)現(xiàn)狀 在大田種植領域 目前精細化施肥與農情監(jiān) 0 20 40 60 80 100 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 互聯(lián)網普及率 城 市 農村 圖 1 城鄉(xiāng)互聯(lián)網普及率 Fig 1 Internet penetration rate in urban and rural areas 測技術已有一定規(guī)模應用 根據調查結果 在施肥 方式上 采取測土配方施肥和水肥一體化的經營主 體比例分別為 36 1 和 30 6 在農情監(jiān)測方式上 病蟲害監(jiān)測預警系統(tǒng)應用已較為廣泛 各類經營主 體的應用比例達到 35 3 表 2 智能農機裝備在 大田作物耕種管收中的應用也日益廣泛 以新疆為 例 截至 2019 年底 新疆石河子墾區(qū)已有 3 500 多 臺機車安裝了北斗導航自動駕駛系統(tǒng) 2019 年完成 墾區(qū)近 400 萬畝棉花的播種 中耕 施肥 采收和 殘膜回收等工作 目前 新疆安裝自動駕駛系統(tǒng)的 機車已突破 6 000 臺 27 表 2 智慧種植業(yè)關鍵技術應用情況 Table 2 Application of key technologies in smart planting 技術名稱 技術應用比例 大田種植 設施栽培 病蟲害監(jiān)測預警系統(tǒng) 35 30 18 30 精準施藥 29 40 45 10 水肥一體化 30 60 46 20 航空噴灑施藥 13 60 測土配方施肥 36 10 生產環(huán)境智能化控制 35 30 在設施栽培領域 伴隨設施栽培標準化水平的 提高 水肥一體化 精準施藥和生產環(huán)境智能化控 制技術應用呈較快增長態(tài)勢 調查數(shù)據顯示 我國 設施栽培中的各經營主體關于水肥一體化 精準施 藥和生產環(huán)境智能化控制技術的應用比例較高 占 比均超過 35 病蟲害監(jiān)測預警系統(tǒng)的應用比例則 為 18 3 表 2 且設施栽培環(huán)境大多配置了灌溉 閥門 井房水泵 卷膜 外遮陰和風機等自動化控 制設備 上述控制設備應用比例均超過 50 我國信息化與種植業(yè)發(fā)展不斷融合 其原因主 要在于在 政產學研 合作下 智慧種植技術與裝 備日益熟化 能夠顯著提升勞動生產效率 實現(xiàn)節(jié) 水節(jié)藥節(jié)人工 部分地方政府也出臺了相關智能農 機裝備購置補貼激勵政策 因此 智慧種植技術產 品在經營主體中的推廣普及不斷加快 3 4 智慧養(yǎng)殖業(yè)現(xiàn)狀 在畜牧養(yǎng)殖領域 隨著智慧畜牧理念的普及和 滲透 環(huán)境精準控制 電子識別和智慧養(yǎng)殖管理系 統(tǒng)在畜牧養(yǎng)殖數(shù)字化轉型中得到較好應用 根據調 查數(shù)據 開展包括溫濕度 光照強度和通風情況監(jiān) 測等在內的畜牧養(yǎng)殖環(huán)境自動化監(jiān)測的經營主體占 35 以上 個體標識技術和精準飼喂系統(tǒng)得到長足 發(fā)展 應用比例分別達 70 0 和 52 4 圖 2 基 本實現(xiàn)生豬 奶牛等主要品種 一畜一標 曹冰雪等 我國智慧農業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀 路徑與對策建議 第5期 789 在家禽養(yǎng)殖領域 環(huán)境自動化控制 廢棄物無 害化處理和精準飼喂得到較大應用 根據調查數(shù)據 家禽養(yǎng)殖環(huán)境自動化監(jiān)測的主要指標有空氣溫度 空氣濕度和光照強度等 應用比例均超過 45 同 時廢棄物自動化處理和精準飼喂系統(tǒng)應用比例較 高 占比分別為 35 6 和 30 5 圖 2 在水產養(yǎng)殖領域 我國水產智慧化養(yǎng)殖雖較發(fā) 達國家起步較晚 但近年智慧化養(yǎng)殖實踐不斷擴大 調查數(shù)據顯示 目前部分經營主體采用自動化儀器 對溫度 濕度 光照強度 噪聲等養(yǎng)殖場環(huán)境指標 以及水的溶解氧 pH 值 水位 溫度等水質環(huán)境 指標進行監(jiān)測 其中有 39 6 的水產養(yǎng)殖主體對空 氣濕度進行監(jiān)控 成為最普遍的監(jiān)測指標 而魚群 健康智能監(jiān)測系統(tǒng) 種苗繁育系統(tǒng)等應用比例相對 較小 均不足 16 0 圖 2 信息技術產品在養(yǎng)殖業(yè)得到較為普遍的應用 其背后驅動因素主要源于受 非洲豬瘟 等影響 養(yǎng)殖業(yè)少人化 工廠化和品質化發(fā)展需求迫切 給 產業(yè)智慧化轉型升級提供了重要契機 國內適農性 智慧養(yǎng)殖技術和裝備研發(fā)不斷深入 大型互聯(lián)網企 0 20 40 60 80 個體標識技術 精準飼喂系統(tǒng) 種畜繁育系統(tǒng) 畜牧疫病監(jiān)控預警 畜牧體征智能監(jiān)測 廢棄物自動化處理 專家遠程診斷系統(tǒng) 其他 畜牧養(yǎng)殖 0 10 20 30 40 精準飼喂系統(tǒng) 種禽繁育系統(tǒng) 禽類疫病監(jiān)控預警 禽類體征智能監(jiān)測 廢棄物自動化處理 專家遠程診斷系統(tǒng) 其他 家禽養(yǎng)殖 0 5 10 15 20 精準投喂系統(tǒng) 種苗繁育系統(tǒng) 魚群健康智能監(jiān)測 專家遠程診斷系統(tǒng) 其他 關鍵技術應用 水產養(yǎng)殖 圖 2 智慧養(yǎng)殖業(yè)關鍵技術應用情況 Fig 2 Application of key technologies in smart breeding 業(yè)紛紛進入養(yǎng)殖業(yè)開展 AI 養(yǎng)豬 大數(shù)據養(yǎng)雞等實 踐 因此智慧養(yǎng)殖技術產品得到廣泛應用 3 5 農產品智慧供應鏈現(xiàn)狀 在農產品供應鏈環(huán)節(jié)中 我國農產品采后自 動化處理逐步推進 調查數(shù)據顯示 蔬果產品采 后自動清洗 自動分級分選和自動包裝的占比在 30 40 之間 但極少采用機器人等智能裝備 采用機器人分級分選 機器人包裝的占比分別僅為 6 9 和 4 2 肉蛋奶產品采后主要進行自動清洗 自動包裝和掃碼 占比在 28 43 之間 圖 3 0 10 20 30 40 50 其他 掃碼 機器人包裝 自動包裝 機器人分級分選 自動分級分選 自動化清洗 蔬果產品 0 10 20 30 40 50 其他 掃碼 機器人包裝 自動包裝 機器人屠宰分割 自動屠宰分割 自動化清洗 處理技術應用 肉蛋奶產品 圖 3 農產品采后處理技術應用情況 Fig 3 Application of post harvest processing technologies for agricultural products 在倉庫等硬件設施設備建設方面 有 45 1 的 新型農業(yè)經營主體自建農產品存儲倉庫 近五成實 現(xiàn)了溫濕度環(huán)境自動控制和安保視頻防控 但設備 遠程控制 自動稱重和農產品質量實時監(jiān)測等功能 應用較少 占比均小于 20 表 3 表 3 農產品采后倉儲數(shù)字化技術應用情況 Table 3 Application of digital technologies in post harvest storage of agricultural products 技術名稱 技術應用比例 溫濕度環(huán)境自動控制 47 30 設備遠程控制 19 70 自動稱重 15 30 出入庫監(jiān)測 36 50 農產品質量實時監(jiān)測 13 80 安保視頻防控 47 80 其他 0 50 以上均無 19 70 農業(yè)現(xiàn)代化研究 第42 卷 790 農產品質量安全追溯體系建設不斷完善 2017 年我國上線運行了國家農產品質量安全追溯管理信 息平臺 目前已累積入駐各類企業(yè)主體 9 43 萬家 可追溯產品種類 981 個 28 通過對已采納質量追溯 系統(tǒng)的新型農業(yè)經營主體調查發(fā)現(xiàn) 目前農產品質 量追溯信息主要為產品產地 生產者信息和生產投 入品使用信息 占比在 68 90 之間 生產環(huán)境 信息 產品認證信息 產品加工信息和實時高清視 頻等信息追溯較少 占比均小于 45 表 4 整體來看 我國農產品智慧供應鏈發(fā)展迅速 其原因主要是隨著國內消費升級 農產品需求已由 量 向 質 轉變 政府對農產品質量安全全過 程監(jiān)管 農業(yè)企業(yè)對農產品品牌化發(fā)展的訴求不斷 擴大 共同推動農產品供應鏈的智慧化轉型 表 4 農產品追溯信息情況 Table 4 Traceability information of agricultural products 信息內容 追溯信息比例 產品產地信息 89 40 生產者信息 82 70 生產投入品使用信息 68 20 生產環(huán)境信息 38 50 實時高清視頻 15 10 產品認證信息 40 20 產品加工信息 31 30 產品介紹 38 50 4 我國智慧農業(yè)發(fā)展存在的突出問題 4 1 信息化基礎設施薄弱 難以滿足發(fā)展需求 我國信息化基礎設施建設在寬帶服務性能 空 間設施能力 關鍵核心技術能力等方面與國際先 進水平尚有較大差距 29 同時 國內城鄉(xiāng)信息鴻 溝仍需彌合 城鄉(xiāng)互聯(lián)網普及率差異仍達 20 以 上 與其他行業(yè)相比 農業(yè)信息化基礎設施更為薄 弱 調查數(shù)據顯示 種養(yǎng)殖基地通光纖寬帶比例僅 為 27 2 農戶采用信息化終端監(jiān)控作物生長的比 例僅約為 13 6 同時有 32 7 的經營主體認為農 業(yè)生產基地網速難以滿足應用需求 5G 天基農業(yè) 物聯(lián)網等新基建應用仍處于起步階段 天空地一體 化數(shù)據采集設施建設不足 區(qū)域性和專業(yè)性農業(yè)大 數(shù)據平臺較為缺乏 4 2 信息技術適用性不強 關鍵技術受制于人 由于缺乏基礎性和原創(chuàng)性研究 我國智慧農業(yè) 技術整體上與發(fā)達國家差距在 10 年以上 30 其中 國內高端農業(yè)環(huán)境傳感和生命信息感知設備 動植 物知識模型與核心算法 智能控制與精準作業(yè)裝備 被美國 日本 德國 以色列 荷蘭等壟斷 整體 高端技術產品對外依存度高達 90 且智慧農業(yè)技 術產品適用性普遍不強 調查數(shù)據顯示 1 4 左右 的經營主體反映目前市場中的信息化設備不穩(wěn)定 容易出現(xiàn)運行故障 應用系統(tǒng)功能不全面 針對性 不強 近五成的經營主體表示現(xiàn)有信息技術產品的 增收效果不顯著 適用性和作用效果有待提升 4 3 數(shù)據資源共享不足 農業(yè)信息服務水平低 數(shù)據資源整合共享難度大成為智慧農業(yè)建設中 的重要瓶頸 研究表明 2016 年我國電子政務數(shù)據 共享水平僅排全球第 63 位 鄔賀銓 2017 31 國 內現(xiàn)有法律法規(guī)尚未明確相關涉農數(shù)據公開與共享 的原則和規(guī)范 全國統(tǒng)一的涉農數(shù)據標準體系建設 較為滯后 調查數(shù)據顯示 18 的產業(yè)園表示其部 門之間數(shù)據協(xié)同共享不足 近一半的產業(yè)園表示其 信息資源共享水平較低 數(shù)據資源共享不足 平臺 支撐不夠制約著農業(yè)信息服務的供給水平 根據調 查 有 40 1 的經營主體從未獲得過相關農業(yè)信息 資源與服務 已獲取的信息資源主要集中于氣象信 息 農業(yè)新聞和農業(yè)政策等公共信息 而對于貸款 信息 市場信息和農產品營銷服務等獲取較為困難 獲取比例大多不超過 20 且有 50 1 的經營主體 表示信息更新不及時 37 6 表示信息服務不符合 自己需要 4 4 專業(yè)技術人才缺乏 信息化技能培訓不夠 在農業(yè)信息化人才培育方面 發(fā)達國家已建 立起完備的人才培育體系 例如美國政府與高校通 過項目合作積極培養(yǎng)高素質 多樣化智慧農業(yè)人 才 32 與之相比 我國智慧農業(yè)人才培養(yǎng)體系尚不 健全 交叉學科型人才培養(yǎng)基地和學術平臺難以建 立 智慧農業(yè)技術裝備應用人才 管理人才等缺乏 調查數(shù)據顯示 近 60 的經營主體認為農業(yè)領域 信息化發(fā)展的不利因素與障礙在于農業(yè)信息技術人 才短缺 具體就涉農企業(yè)人才引進看 八成以上的 涉農企業(yè)都有智慧農業(yè)人才需求缺口 其中技術型 人才需求最為旺盛 需求占比達 59 3 有 62 9 的企業(yè)表示優(yōu)秀的智慧農業(yè)人才引進困難 其中 14 8 的企業(yè)表示人才引進非常困難 此外 針對 農戶 新型農業(yè)經營主體的信息化技能培訓不足 40 的經營主體表示缺乏專業(yè)化的技能指導 4 5 投入成本較大 可持續(xù)運營機制尚未建立 智慧農業(yè)建設周期長 投入大 近年來美國 歐盟 日本等國家和地區(qū)都持續(xù)加大了農業(yè)信息化 的扶持力度 例如美國農業(yè)部每年提供 7 億美元左 右基礎設施貸款用于農村寬帶服務供給 32 而農業(yè) 農村部 2020 全國縣域數(shù)字農業(yè)農村發(fā)展水平評價 曹冰雪等 我國智慧農業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀 路徑與對策建議 第5期 791 報告 顯示 我國縣域農業(yè)農村信息化建設財政投 入相對較低 總投入僅占農林水財政支出的 0 8 難以提供有力資金支持 調查數(shù)據顯示 近一半的 經營主體表示信息化建設成本過高 33 的經營主 體表示后期維護成本過高 很難有效實現(xiàn)成本平抑 與此同時 我國智慧農業(yè)建設仍處于由政府主導的 試點示范階段 成熟的商業(yè)化運行模式較少 且不 少應用試點項目僅停留在視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設 數(shù)據 采集和簡單統(tǒng)計分析展示 與農業(yè)全產業(yè)鏈融合不 夠 難以真正提升農業(yè)效率效益 5 推動我國智慧農業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略路徑 智慧農業(yè)已成為世界農業(yè)發(fā)展的重要趨勢 亟 需面向世界農業(yè)工程科技前沿與國家農業(yè)高質量發(fā) 展戰(zhàn)略需求 瞄準我國智慧農業(yè)領域技術短板 明 確我國智慧農業(yè)發(fā)展的全產業(yè)鏈戰(zhàn)略路徑 圖 4 為提升我國智慧農業(yè)科技創(chuàng)新能力和產業(yè)競爭力提 供戰(zhàn)略支撐 5 1 農業(yè)產前智慧化實施路徑 結合國家農業(yè)農村大數(shù)據中心建設工程 全面 推進省市級農業(yè)大數(shù)據資源中心建設 因地制宜建 立全局性 區(qū)域性和專業(yè)性 優(yōu)先種植業(yè) 養(yǎng)殖業(yè) 農機 種業(yè) 耕地 科教 典型農產品 大數(shù)據中 心與農產品全產業(yè)鏈大數(shù)據平臺 30 開展農業(yè) 天 網 空網 地網 工程 構建人機協(xié)同的天空地 一體化農業(yè)資源環(huán)境數(shù)據采集體系 建立健全農業(yè) 資源環(huán)境監(jiān)測預警系統(tǒng)和大數(shù)據云平臺 實現(xiàn)農業(yè) 資源環(huán)境要素 權屬 一張圖 加快國家種質資 源數(shù)據庫建設 重點攻克精準育種技術 全基因輔 助育種技術 作物表型檢測技術等 著力開展育種 大數(shù)據云平臺 智能育種農機設備等軟硬件產品研 制 不斷完善農資網絡銷售平臺 建立健全農資質 量安全追溯體系 5 2 農業(yè)產中智慧化實施路徑 加快推進農業(yè)專用傳感技術研發(fā)應用 研發(fā)具 有自主知識產權的土壤養(yǎng)分傳感器 農藥殘留傳感 器 動植物生命信息感知傳感器 農機傳感器等 攻克 植物 環(huán)境 模擬模型 動物行為 環(huán)境 裝備 互作知識模型難點 加快發(fā)展大田作物精準 播種 精準施肥 藥 精準收獲等智能裝備 開發(fā) 推廣適宜于設施環(huán)境的耕整地 播種 育苗 移栽 植保 排灌和采摘智能機械 創(chuàng)制畜禽水產養(yǎng)殖精 準環(huán)控器 智能飼喂系統(tǒng)以及消毒 巡檢 治療 清掃等重點環(huán)節(jié)作業(yè)機器人 以糧食生產功能區(qū) 重要農產品生產保護區(qū) 特色農產品優(yōu)勢區(qū) 國家 現(xiàn)代農業(yè)示范區(qū)和國家現(xiàn)代農業(yè)產業(yè)園所在縣市為 重點 打造一批智能化程度高 競爭力強 帶動力 顯著的無人農場 智能溫室 植物工廠 智慧牧場 和無人漁場 實現(xiàn)無人化作業(yè)模式應用示范 5 3 農業(yè)產后智慧化實施路徑 結合信息技術 打造集鐵路 公路和航空 三 位一體 的智慧多式聯(lián)運 形成覆蓋線上線下物流 運輸 倉儲配送 商品交易 金融服務和物流誠信 等業(yè)務的農產品物流生態(tài)系統(tǒng) 建立基于農殘智能 檢測技術 品質無損檢測技術 移動終端檢測設備 區(qū)塊鏈技術等的農產品質量安全實時監(jiān)測檢測與風 險評估體系 構建農產品質量安全風險預警信息平 臺 研究基于電商需求的生鮮農產品產地快速預冷 裝備 智能微環(huán)境感控貯運和配送技術 持續(xù)研發(fā) 面向農產品倉儲 運輸過程的機械臂 機器人 無 圖 4 智慧農業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略路徑 Fig 4 Strategic path of smart agriculture development 智慧 農業(yè) 發(fā)展 戰(zhàn)略 路徑 產前 智慧 化 產中 智慧 化 產后 智慧 化 1 建立農業(yè) 大數(shù)據中心與農產品全產業(yè)鏈大數(shù)據平臺 2 構 建天空地一體化農業(yè)資源環(huán)境數(shù)據采集體系 平臺 3 加快育種信息化技術研發(fā)與智慧育種平臺裝備研制 4 建立健全農資網絡銷售平臺 及其質量安全追溯體系 1 研發(fā)具有自主知識產權農業(yè)專用傳感 器與知識模型 2 加快發(fā)展大田 設施 畜禽 水產智能農機裝備 3 打造一批無人農場 智能溫室 植物工廠 智慧牧 場 無人漁場 開展無人化試點示范 1 打造鐵路 公路 和航空 三 位一體 的智慧多式聯(lián)運 2 研發(fā)農產品質量安全智能檢測技術與風險預警平臺 3 開展智慧倉儲 冷鏈物流技術設備與數(shù)控平臺研制 4 基于農業(yè)物聯(lián)網 實現(xiàn)農產品全程精準調 控與 管理 為提升 我國智 慧農業(yè) 科技創(chuàng) 新能力 和產業(yè) 競爭力 提供戰(zhàn) 略支撐 農業(yè)現(xiàn)代化研究 第42 卷 792 人機和無人車等智能硬件設備 構建集環(huán)境監(jiān)控 產品模型分析和精準調節(jié)于一體的農產品數(shù)控系統(tǒng) 平臺 在全國范圍內推動農業(yè)物聯(lián)網全面介入物流 基礎設備 實現(xiàn)農產品全程信息化精準調控與管理 不斷增強農產品全過程 全鏈條政府監(jiān)管能力與公 共服務能力 6 對策建議 6 1 強化智慧農業(yè)頂層設計 一是加快制定符合我國國情的 智慧農業(yè)發(fā)展 綱要 部署我國智慧農業(yè)發(fā)展的 時間表 和 路 線圖 推動新一代信息技術與農業(yè)深度融合 規(guī) 劃要突出戰(zhàn)略性 堅持落地解決智慧農業(yè)發(fā)展過程 的實際問題 以需求為導向 部署實施一批智慧農 業(yè)重大工程 二是針對農業(yè)數(shù)據散亂雜 孤島林立 等特點 推動政府部門加快制